Sự phát triển của khoa học, kĩ thuật, nghệ thuật, kinh doanh, và công nghệ luôn luôn phụ thuộc vào khả năng truyền đạt thông tin của chúng ta, hoặc thông qua các bit dữ liệu lưu trữ trong microchip hoặc thông qua giao tiếp bằng tiếng nói. Câu châm ngôn từ xa xưa “một hình ảnh có giá trị hơn cả vạn lời hay trăm nghe không bằng một thấy cho thấy ý nghĩa rất lớn của hình ảnh trong việc chuyển tải thông tin....
CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Sự phát triển khoa học, kĩ thuật, nghệ thuật, kinh doanh, công nghệ luôn phụ thuộc vào khả truyền đạt thông tin chúng ta, thông qua bit liệu lưu trữ microchip thơng qua giao tiếp tiếng nói Câu châm ngơn từ xa xưa “một hình ảnh có giá trị vạn lời" hay "trăm nghe không thấy" cho thấy ý nghĩa lớn hình ảnh việc chuyển tải thơng tin Hình ảnh cảm nhận nhanh dễ dàng hơn, đặc biệt trường hợp bất đồng ngôn ngữ Do khơng có ngạc nhiên mà từ xuất máy tính, nhà nghiên cứu cố gắng sử dụng để phát sinh ảnh hình Trong suốt gần 50 năm phát triển máy tính, khả phát sinh hình ảnh máy tính đạt tới mức mà tất máy tính có khả đồ họa Đồ họa máy tính lĩnh vực lí thú phát triển nhanh tin học Ngay từ xuất hiện, đồ họa máy tính có sức lơi mãnh liệt, hút nhiều người nhiều lĩnh vực khác khoa học, nghệ thuật, kinh doanh, quản lí, Tính hấp dẫn đa dạng đồ họa máy tính minh họa trực quan thông qua việc khảo sát ứng dụng MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Ngày nay, đồ họa máy tính sử dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp, thương mại, quản lí, giáo dục, giải trí, … Số lượng chương trình đồ họa ứng dụng thật khổng lồ phát triển liên tục, sau số ứng dụng tiêu biểu : 1.1 Hỗ trợ thiết kế Một ứng dụng lớn đồ họa máy tính hỗ trợ thiết kế (CAD – computer-aided design) Ngày CAD sử dụng hầu hết việc thiết kế cao ốc, ô tơ, máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ, máy tính, trang trí mẫu vải, nhiều sản phẩm khác Sử dụng chương trình này, đối tượng hiển thị dạng phác thảo phần khung (wireframe outline), mà từ thấy tồn hình dạng thành phần bên đối tượng Sử dụng kĩ thuật này, người thiết kế dễ dàng nhận thấy thay đổi đối tượng tiến hành hiệu chỉnh chi tiết hay thay đổi góc nhìn, … Một thiết kế xong phần khung đối tượng, mơ hình chiếu sáng, tơ màu tạo bóng bề mặt kết hợp để tạo kết cuối gần với giới thực 1.2 Biểu diễn thông tin Đây ứng dụng sử dụng đồ họa máy tính để phát sinh biểu đồ, đồ thị, … dùng minh họa mối quan hệ nhiều đối tượng với Các ứng dụng thường dùng để tóm lược liệu tài chính, thống kê, kinh tế, khoa học, tốn học, … giúp cho việc nghiên cứu, quản lí, … cách có hiệu Hình 1.1 - Phát thảo phần khung kết thiết kế xy lanh Hình 1.2 – Thơng tin tóm lược biểu diễn qua biểu đồ 1.3 Lĩnh vực giải trí, nghệ thuật Trong lĩnh vực nghệ thuật, chương trình máy tính Paint Shop Pro, Adobe Photoshop, 3D Studio, … hỗ trợ đắc lực cho họa sĩ, nhà tạo mẫu việc thiết kế hình ảnh sống động, thực Với chương trình này, người họa sĩ máy tính tạo cho cảm giác y làm việc đời thực cách cung cấp công cụ khung vẽ, giá vẽ, bảng pha màu, hiệu ứng ba chiều, … làm cho họ cảm thấy thoải mái tiện lợi Ngồi đồ họa máy tính cịn giúp tạo chương trình trị chơi, giải trí; hỗ trợ cho kĩ xảo điện ảnh, cho nhà làm phim Có nhiều phim tiếng nhờ vào kĩ xảo điện ảnh : Công viên Khủng long kỉ Jura (Jurassic Park), Titanic, Thế giới nước (Water World), … Hình 1.3 – Hình ảnh tạo từ chương trình đồ họa 1.4 Giáo dục đào tạo Hiện chương trình mơ cấu trúc vật thể, tiến trình phản ứng hóa học, hoạt động gói tin mạng máy tính, … dùng nhiều việc hỗ trợ giảng dạy Trong đào tạo, ứng dụng mô dùng để kiểm tra trình độ người lái, huấn luyện phi cơng, điều khiển giao thơng, … Hình 1.4 – Chương trình học máy tính 1.5 Giao tiếp máy tính người dùng Mọi ứng dụng phải có giao diện giao tiếp với người dùng Giao diện đồ họa thực cách mạng mang lại thuận tiện thoải mái cho người dùng ứng dụng Các ứng dụng dựa hệ điều hành MS Windows minh họa trực quan giao diện đồ họa Các chức ứng dụng thiết kế cho người dùng làm việc thơng qua biểu tượng mơ tả chức Ví dụ, chức lưu tập tin hiểu thơng qua biểu tượng đĩa mềm, chức in ấn hiểu thông qua biểu tượng máy in, … Để chọn chức năng, người dùng sử dụng chuột trỏ đến nhấn vào biểu tượng tương ứng Điểm thuận lợi dùng biểu tượng kích thước khơng gian mà chiếm nhiều so với dùng văn để mô tả cho chức năng, việc nắm bắt chức qua biểu tượng dễ dàng nhiều người dùng gặp trở ngại mặt ngôn ngữ Các ứng dụng có giao diện đồ họa cịn cho phép người dùng khả làm việc dễ dàng với nhiều cửa sổ với nhiều dạng tài liệu khác lúc Hình 1.5 – Giao diện chương trình MS Word KHÁI NIỆM VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Đồ họa máy tính tất liên quan đến việc sử dụng máy tính để phát sinh hình ảnh Các vấn đề liên quan tới cơng việc bao gồm : tạo, lưu trữ, thao tác mơ hình (các mơ tả hình học đối tượng) ảnh Theo định nghĩa đồ họa máy tính bao gồm việc thiết kế phần cứng thiết bị hiển thị, thuật toán cần thiết để phát sinh đường thiết bị này, phần mềm sử dụng cho người lập trình hệ thống người lập trình ứng dụng đồ họa, chương trình ứng dụng tạo ảnh máy tính Đồ họa máy tính cung cấp phương cách tự nhiên cho việc truyền đạt thơng tin với máy tính Ngày nay, nhiều q trình thiết kế, cài đặt xây dựng, thơng tin mà hình ảnh mang lại khơng thể thiếu Kĩ thuật trực quan (scientific visualization) trở nên lĩnh vực quan trọng từ năm 1980, nhà nghiên cứu khoa học kĩ sư nhận họ khơng thể xử lí lượng liệu khổng lồ phát sinh từ siêu máy tính mà liệu khơng tóm lược làm bật xu hướng tượng qua nhiều loại biểu diễn đồ họa khác Đồ họa máy tính tương tác phương tiện mang lại thêm nhiều thuận lợi cho người dùng việc phát sinh hình ảnh kể từ có phát minh máy ảnh truyền hình Với máy tính, tạo hình ảnh không đối tượng cụ thể, thực tế, mà đối tượng trừu tượng, nhân tạo; biểu diễn liệu mà khơng có tính kế thừa mặt hình học, kết điều tra, khảo sát Hơn nữa, với đồ họa máy tính khơng bị giới hạn ảnh tĩnh Các ảnh động thông thường mang lại nhiều hiệu so với ảnh tĩnh, đặc biệt với tượng biến đổi theo thời gian, thực tế (như đổi hướng cánh máy bay siêu âm, hay phát triển khuôn mặt người từ lúc trẻ thơ tới lúc già) trừu tượng (như xu hướng phát triển việc sử dụng lượng, gia tăng dân số, …) Có nhiều cách tiếp cận việc học môn đồ họa, trải rộng từ việc nghiên cứu phần cứng tới việc học để sử dụng đồ họa máy tính lĩnh vực chun biệt thiết kế mạch tích hợp cao (VLSI – very large scale integrated circuit) Ở tiếp cận từ góc độ người lập trình ứng dụng, người sử dụng tất hỗ trợ phần cứng, công cụ phần mềm để xây dựng nên ứng dụng Tuy nhiên để thiết kế cài đặt chương trình ứng dụng đồ họa tốt, ngồi việc tìm hiểu khả cơng cụ lập trình, cần phải nắm vững khái niệm phần cứng; vấn đề, nguyên lí liên quan đến cài đặt phần mềm, thuật toán, ứng dụng, … TỔNG QUAN VỀ MỘT HỆ ĐỒ HỌA Một hệ đồ họa có hai thành phần phần cứng phần mềm Phần cứng bao gồm thiết bị hiển thị nhập liệu, … Phần mềm bao gồm công cụ lập trình trình ứng dụng đồ họa Chúng ta khảo sát thành phần 3.1 Phần cứng 3.1.1 Thiết bị hiển thị Màn hình thiết bị hiển thị thơng dụng hệ đồ họa Các thao tác hầu hết hình dựa thiết kế ống tia âm cực (CRT – cathode ray tube) Cấu tạo CRT Hình 1.6 minh họa thao tác sở ống tia âm cực Một chùm tia điện tử (tia âm cực) phát từ súng điện tử, vượt qua hệ thống hội tụ (focusing) dẫn hướng (deflection) hướng tới vị trí xác định hình phủ lớp phosphor Tại vị trí tương tác với tia điện tử, hạt phosphor phát chấm sáng nhỏ Vì ánh sáng phát hạt phosphor mờ dần nhanh nên cần phải có cách để trì ảnh hình Một cách lặp lặp lại nhiều lần việc vẽ lại ảnh thật nhanh cách hướng tia điện tử trở lại vị trí cũ Kiểu hiển thị gọi refresh CRT ... diện đồ họa cho phép người dùng khả làm việc dễ dàng với nhiều cửa sổ với nhiều dạng tài liệu khác lúc Hình 1. 5 – Giao diện chương trình MS Word KHÁI NIỆM VỀ ĐỒ HỌA MÁY TÍNH Đồ họa máy tính tất... thống người lập trình ứng dụng đồ họa, chương trình ứng dụng tạo ảnh máy tính Đồ họa máy tính cung cấp phương cách tự nhiên cho việc truyền đạt thơng tin với máy tính Ngày nay, nhiều trình thiết... điều khiển giao thơng, … Hình 1. 4 – Chương trình học máy tính 1. 5 Giao tiếp máy tính người dùng Mọi ứng dụng phải có giao diện giao tiếp với người dùng Giao diện đồ họa thực cách mạng mang lại